《抑菌性抗污染聚醚碸超濾膜的研製及其成膜機理研究》是依託中國海洋大學，由高學理擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：抑菌性抗污染聚醚碸超濾膜的研製及其成膜機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高學理
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
通過採用聚醚碸（PES）與含辣素活性結構的聚丙烯醯胺共混配製鑄膜液，製備具有抑菌性和親水性好的海水淡化預處理用抗污染PES 超濾膜，並對其性能、成膜機理和抗污染機理進行研究。採用FT-IR、XPS、AFM、SEM、X-射線衍射、接觸角測定等方法，表征所製備的抗污染膜的表面結構、形態及其膜結構和性能的穩定性和持久性；採用膜性能測試裝置、纖維拉力儀和膜破裂壓力測試裝置對所製備的抗污染膜的分離性能、滲透性能、耐污染性能和機械性能進行表征；通過對常見微生物的抑菌性實驗評價其抑菌性能，並通過研究參與共混的含辣素活性結構的聚丙烯醯胺的種類和含量及反應條件等，探索具有抑菌性抗污染超濾膜的抗污染機理。本項目旨在提供一種海水預處理用既抗生物污染又提高親水性的超濾膜製備新工藝，並闡明其成膜和抑菌抗污機理。項目的實施，對抑菌性抗污染膜的製備和工業套用具有較大的理論意義和實際套用價值。
結題摘要
以聚醚碸為基礎材料，通過浸沒沉澱相轉化法製備超濾膜，通過工藝最佳化確定了最佳制膜工藝，在此基礎上，以18%PES為膜材料，DMAC為溶劑，LiCl和PEG400為復配添加劑製備超濾膜，並選擇具有抗菌活性的新型辣素衍生物單體MBHBA對超濾膜共混改性，改性後膜的純水通量由120.6L/m2/h增加到139.2L/m2/h，對1g/L牛血清蛋白（BSA）溶液截留率略有下降，抗菌實驗結果表明改性後PES超濾膜對大腸桿菌的抑菌率達到70%以上。為進一步增加超濾膜的抗菌性，選擇親水性單體丙烯酸、丙烯醯胺與辣素衍生物N-(4-羥基-3-甲氧基-苄基)單體共聚製備辣素聚合物，並與PES共混製備超濾膜。共混改性後的超濾膜親水性有很大提高，當辣素聚合物含量為3%時，接觸角由未改性膜的74°降低到60°以下，但因為緻密膜孔結構的影響，此時水通量有很大降低。 當辣素聚合物含量在1%左右時改性膜具有良好的親水性能、透過截留性能和對大腸桿菌較高的抑菌率（85%）。在平板膜製備技術基礎上，製備辣素共聚物/PES共混改性中空纖維超濾膜。共混改性之後中空纖維超濾膜表面含有親水基團，膜表面的接觸角顯著降低；當共聚物在鑄膜液中含量為1%時，膜的純水通量能達到193.73 L∙m-2∙h-1,膜對BSA的截留率為95%，相對基膜分別提高90.5%和5.5%，通過去離子水清洗之後膜的通量恢復率能達到90.82%；抗菌性隨著共聚物含量的增加而增強，當共聚物的含量為3%時，超濾膜的抗菌率達到90%。長期的耐污染測試發現改性膜對微生物具有很好的抵抗能力。 為了使超濾膜具有更好的抗菌性和耐污染性，對PES進行接枝改性，再通過共混製備抑菌超濾膜。經過自由基引發溶液聚合製備的改性PES超濾膜水透過性、截留率和表面粗糙度等都得到很好的改善，尤其是改性膜的抗菌性和耐污染性有明顯提高，當總單體含量為4.08%時，抗菌率達90%以上，通量恢復率從基膜的74.07%增加到改性後超濾膜的87.47%。經過紫外引發溶液聚合製備的改性PES製備的超濾膜水滲透性、截留率和表面粗糙度等同樣得到很好的改善，特別對於超濾膜的抗菌性，在HMBA接枝率達0.2時，抑菌率可達100%，並且被牛血清蛋白污染後的超濾膜經過簡單清洗後通量可以完全恢復；光敏劑二苯甲酮（BP）的存在下，在MBHBA接枝率達0.15時，抑菌率亦可達100%，當AA和MBHBA
